一見すると、LED ストリップ ライトは一見シンプルに見えます。柔軟なテープのような見た目で、どこにでも貼り付けて雰囲気を加えることができます。ただし、これらの製品を単なるステッカーとして扱うと、残念な結果になることがよくあります。シリコーンコーティングと接着剤の裏地の下には、熱、電圧変動、電流抵抗に敏感な高度な電子回路があります。
このテクノロジーの機能原理を理解することは、エンジニアにとって単なる学問ではありません。これは、電圧降下（動作の終了時にライトが暗くなる）や過熱による早期のちらつきなど、一般的な設置エラーを防ぐ唯一の方法です。キッチンのキャビネットを照明する場合でも、商業店舗の店頭を照明する場合でも、プロフェッショナルな仕上がりと失敗したプロジェクトの違いは、システムの物理学にあります。
このガイドでは、基本的な定義を超えて、PCB の厚さ、抵抗ロジック、電源計算の間の重要な相互作用について説明します。システムのサイズを正しく設定し、今後何年にもわたって設置の明るさと信頼性を確保する方法を学びます。
LED ストリップがどのように機能するかを理解するには、まず内部機構を確認する必要があります。これらのコンポーネントの製造品質によって、ストリップが 50,000 時間持続するか、数か月以内に故障するかが決まります。
LED ストリップの中核はフレキシブル プリント基板 (PCB) です。これは、コンポーネントをまとめて保持する単なる構造テープではありません。これはシステム全体の主要な電気導体です。ここで最も重要な指標は銅の厚さです。
電線を流れる電気は抵抗に遭遇し、熱を発生します。細いワイヤでは抵抗が高くなります。高品質の ストリップ ライト 製品は、「2 オンス」、さらには「3 オンス」の銅トレース (平方フィートあたりの銅の重量を指します) を使用しています。この 2 倍の厚さの規格により、より少ない抵抗で電流を流すことができます。低予算のストリップには 1 オンスの銅が使用されていることが多く、これにより大幅な熱の蓄積と電圧降下が発生し、電源に比べて遠端の照明が暗くなります。
実際の光は、表面実装デバイス (SMD) チップによって生成されます。 5050、2835、または 3528 などの数字がよく見られます。これらの数字は厳密にチップの物理的寸法 (例: 5.0mm x 5.0mm) を指しており、必ずしも明るさや効率を示すものではありません。
現代の効率はワットあたりのルーメンで測定されます。現在の小型の 2835 チップは、古い大型の 5050 チップよりも大幅に明るく効率的です。これらのチップの横に、小さな黒い長方形が基板にはんだ付けされているのがわかります。これらは抵抗器です。これらは、特定の各セグメント (通常は 3 つまたは 6 つの LED のグループ) を流れる電流を調整します。メーカーが許容誤差の低い安価な抵抗を使用すると、電流が変動し、チップの焼損につながる可能性があります。
バッキングテープは、取り付けと熱転写という 2 つの目的に役立ちます。ストリップ ライトは 熱を発生しますが、この熱は PCB の背面から排出する必要があります。プロ仕様のストリップは、ブランドの VHB (Very High Bond) テープを使用しており、通常は赤い裏地ライナー (3M など) で識別できます。このテープは熱によって劣化せず、ストリップが取り付け面に確実に接触したままになり、熱エネルギーを効果的に放散します。
正しい電圧アーキテクチャを選択することは、計画段階で最も重要な決定です。各電圧規格は、ランレングスと安全性に関して異なる動作をします。
12V は LED ストリップの従来の標準です。車載バッテリーやコンピュータシステムと幅広く互換性があります。ただし、12V システムが同じ量の電力を生成するには、24V システムの 2 倍のアンペア数が必要です (ワット = ボルト × アンペア)。高アンペア数は、薄い銅配線を長距離伝送するのに苦労します。
用途: PC ケースの照明、小さな棚のアクセント、自動車の内装など、2 ～ 3 メートル未満の短距離照明に最適です。
建築照明や室内照明には、24V が優れた選択肢です。電圧を2倍にすることで、電流（アンペア数）は半分になります。電流が少ないということは、抵抗と熱が少ないことを意味します。これにより連続 、目に見える明るさの損失なしに、最大 10 メートル (一端から供給) までこれにより、天井裏や長い廊下の配線が大幅に簡素化されます。 ストリップ ライトを実行することができます。
これらのストリップは、変圧器を使わずに主電源に直接接続します。便利である一方で、重大なリスクも伴います。
| 機能 | 12V システム | 24V システム | 230V システム |
|---|---|---|---|
| 最大実行 (シングルフィード) | ～5メートル | ～10メートル | ～50メートル以上 |
| カット精度 | ～2.5cmごと（高さ） | ～5～10cmごと（中） | 1メートルごと（低） |
| 安全上のリスク | 低 (タッチセーフ) | 低 (タッチセーフ) | 高 (感電の危険性) |
| 応用 | 家具、車 | 一般的な室内照明 | 屋外工事・エクステリア |
照明システムの「エンジン」はドライバー (電源ユニットまたは PSU) です。このコンポーネントのサイズが過小であることが、システム障害の最も一般的な原因です。
電源を 100% の容量で稼働させてはいけません。過剰な熱が発生し、内部コンデンサにストレスがかかり、ユニットの寿命が大幅に短くなります。プロの設置業者は常に 20% の安全バッファー (予備) を適用します。
公式:
(メートル単位の全長 × メートルあたりのワット数) × 1.20 = 最小 PSU ワット数 例: 1 メートルあたり 14.4W を消費するストリップを 5 メートル設置する場合:
(5m × 14.4W) = 72 ワット。
72 ワット × 1.20 = 86.4 ワット。
100W の電源 (最も近い標準サイズ以上) が必要になります。
ほとんどの柔軟な LED ストリップには 定電圧 (CV) ドライバーが必要です。これにより、ストリップは常に正確に 12V または 24V を受け取ることができます。次に、ストリップは必要な電流を「プル」します。これらを、高出力ダウンライトや工業用パネルに通常使用される定電流ドライバと混同しないでください。標準ストリップで CC ドライバーを使用すると、回路に可変電圧が強制的に入力され、抵抗器が破壊される可能性があります。
LED はバイナリ デバイスです。それらはオンかオフのいずれかです。電圧を下げるだけでは「暗く」なりません（電源を切る前に色がわずかに変わるだけです）。代わりに、コントローラーは パルス幅変調 (PWM)を使用します。.
PWM は、LED を 1 秒間に数千回オン/オフに切り替えます。ライトを 50% 明るく見せるために、コントローラーは LED を 50% の時間「オン」にし、50% の時間「オフ」を続けて維持します。人間の目はこれを、安定した薄暗い光に混ぜ合わせます。
重要な決定要素: 安価なコントローラーは低周波数 PWM (例: 200Hz) を使用します。これにより、潜在意識にストロボ効果が生じ、スマートフォンのビデオに頭痛や目に見えるバンディングが発生する可能性があります。高品質のコントローラーは 2000Hz (2kHz) または 4000Hz 以上の周波数で動作し、「カメラに安全」でちらつきのない光を提供します。
高品質のコンポーネントを使用していても、物理学により電気の伝達には制限が課せられます。これらの制限を克服するには、特別な設置技術が必要です。
電圧降下は、PCB 上の銅配線に内部抵抗があるために発生します。電気がストリップを伝わると、電圧が「消費」されます。10 メートルの 12V ストリップに一方の端から給電すると、最初の LED は 12V を受け取りますが、端の LED は 9V しか受け取らない可能性があります。その結果、遠端は黄色または著しく暗く見えます。
解決策:
コントローラーには処理できるアンペア数に制限があります。大規模なプロジェクト (たとえば 40 メートルの RGB 照明) がある場合、1 つのコントローラーでは燃え尽きることなくすべてのプロジェクトに電力を供給することはできません。
LEDアンプ（またはリピーター）はこれを解決します。ストリップの 2 つのセクションの間に位置します。最初のストリップの端から PWM 信号 (カラー/調光データ) を受信し、二次電源からの新鮮な電力を使用してそれをブーストします。これにより、色と調光を完全に同期させながら、無限の拡張が可能になります。
LED は効率的ですが、それでもエネルギーの約 60% を熱に変換します。この熱がチップ内に閉じ込められたままになると、明るさが永久に低下する (ルーメンの低下) ことと、色の変化 (蛍光体の劣化) という 2 つのことが起こります。
1 メートルあたり 10 ワットを超えるの場合は ストリップ ライト 、アルミニウム プロファイルに取り付けることが必須です。アルミニウムはヒートシンクとして機能し、熱エネルギーを PCB から空気中に逃がします。これは美観のためだけではありません。これにより、設備の運用寿命が効果的に 2 倍になります。
物事がうまくいかない場合、症状は通常、原因を直接示しています。ここでは、一般的な問題の診断ガイドを示します。
RGB システムで、リモコンの「赤」を押してストリップが「緑」に変わる場合は、配線に不一致があります。すべてのメーカーが「RGB」の順序に従っているわけではありません。 「GRB」を使用するものもあります。ほとんどのコントローラーでは、チャンネル出力を再構成できます。あるいは、はんだ接合部を確認してください。青色パッドをグランドパッドに接続する小さなはんだブリッジにより、青色チャンネルが永久に点灯したままになったり、他の色に干渉したりすることがあります。
ストロボが光ったり、電源装置からヒューヒューというノイズが発生したりする場合は、PSU の電力が不足しており、「保護モード」に入っている可能性があります。PSU は、自身を保存するためにオフになり、リセットされ、オンになり、このサイクルを急速に繰り返します。もう 1 つの原因は、調光器の非互換性です。つまり、従来の壁面調光器 (トライアック) と非調光電源を使用していることです。
実行途中の 3 つの LED が故障しているが、残りの LED は動作している場合、その特定の「カット セグメント」の回路が壊れています。これは、多くの場合、取り扱いによる損傷が原因で発生します。 LED ストリップを鋭い 90 度の角度で曲げると、PCB 上の銅配線に亀裂が入ります。コーナーを移動するには、常に専用のコーナー コネクタを使用するか、セグメント間にワイヤをはんだ付けしてください。
ストリップをカットできるのは、マークが付けられた銅パッド (通常は小さなハサミのアイコンで示されます) でのみです。これらの切断点は、1 つの電気回路の終わりと次の電気回路の始まりを示します。他の場所を切断すると、隣接する LED のループが切断され、修復できない暗い部分が残ります。
LED ストリップは単なる装飾ステッカーではありません。これは、電気原理を尊重する必要がある洗練された電子部品です。インストールを成功させるには、最も安価な製品を見つけることよりも、を達成することが重要です システム バランス。これは、24V アーキテクチャと十分な銅厚を適合させ、適切なアルミニウム冷却を提供し、安全予備を備えた電源のサイジングを意味します。これらの建築ルールに従うことで、壊れやすい DIY プロジェクトを信頼性の高いプロフェッショナルな照明ソリューションに変えることができます。
A: いいえ。マークされた間隔で厳密に切断する必要があります。通常、銅パッド上の線またはハサミの記号で示されます。これらのマークの間を切断すると、その特定のセグメントの回路が切断され、周囲の LED が故障します。
A: これを電圧降下といいます。これは、ストリップが長すぎるか、銅配線が薄すぎて電流を流すことができない場合に発生します。これを修正するには、24V システムを使用するか、配線を短くするか、両端からストリップに電力を供給します。
A: 一般的にはノーです。白熱電球やハロゲン電球と比較して非常に効率的です。ただし、高輝度ストリップはかなりの電力を消費する可能性があります (たとえば、1 メートルあたり 20W)。エネルギー使用量が期待どおりであることを確認するために、合計ワット数を常に確認してください。
A: RGB は赤、緑、青を混ぜて色を作成しますが、生成される「白」は青みがかって不自然になることがよくあります。 RGBW は専用の白色チップ (ウォーム ホワイトまたはクール ホワイト) を追加し、色付きのパーティー効果とともに高品質の機能的な白色光を提供します。
A: 低電力タップ (通常は 1 メートルあたり 9.6 ワット未満) のみ。より明るいものでは、ヒートシンクがないと LED が過熱し、色が変化し、早期に切れてしまいます。アルミニウムのプロファイルは寿命を延ばすために不可欠です。